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1、中国农业大学博士学位论文不同种植制度对甘薯地土壤线虫群落的影响姓名：海棠申请学位级别：博士专业：作物栽培学与耕作学指导教师：胡跃高;彭德良20070601摘要甘薯是粮食作物、保健食品，也是潜在能源植物。我国是甘薯生产第一大国，因多年连作生产，甘薯茎线虫病严重，生产处于病害f m 重一施用杀线耕一更严重大量施用剧毒杀线剂”恶性循环状态。防治甘薯茎线虫病正在成为我国甘薯产业健康发展的关键点。本研究在河北省昌黎县甘薯多年连作地进行。设计为休闲、连作施用杀线剂、连作不施用杀线剂、轮作( 玉米黑麦甘薯轮作) 、间作( 甘薯间作万寿菊) 五种种植制度处理，进行土壤线虫群落结构、线虫数量垂直分布与周年动态研
2、究；同时对不同种植制度下微生物量碳、氮、矿化氮的变化与土壤线虫生态特征指数间关系进行分析，取得以下结果：从五种种植模式甘薯地共分离到线虫类群4 目8 科2 4 属。有头叶线虫属C e p h a l o b u s 、小杆线虫属R h a b d i t i s 、矛线属D o r y l a i m u s 、双胃线虫属D i p l o g a s t e r 、剑线虫属X i p h i n e m a ，螺旋线虫属H e l i c o t y l e n c h u s 、短体线虫属P r a t y l e n c h u s 、纽带线虫属H o p l o l a i m u s
3、 、真滑忍线虫属A p h e l e n c h u s 、滑刃线虫属A p h e l e n c h o i d e s ，根结线虫属M e l o i d o g y n e 、矮化线虫属M e l o i d o g y n e 、小环线虫属C r i c o n e m e l l a 、孔咽线虫属A p o r c e l a i m u s 、中矛线虫属M e s o d o r y l a i m u s 、垫刃线虫属T y l e n c h u s 、短体线虫属P r a t y l e n c h u s 、刺线虫属B e l o n o l a i m u s 、拱唇
4、线虫属L a b r o n e m a 、单齿线虫属M o n o n c h u s ，真头n t 。线虫属E u c e p h a l o b u s 、丽突线虫属A c r o b e l e s 、茎线虫属D i 钞l e n c h u s 、丝尾线虫属F i l e n c h u s ；不同种植制度不同线虫属丰度存在显著差异伊 年撕拥 摊轹勿司釉删：刁年咿中国农业大学博士学位论文第一章前言1 1 研究背景1 1 1 研究的目的第一章前言甘薯是粮食作物、保健食品，新型燃料的来源( 陈发炜，1 9 9 6 ) 。甘薯茎线虫病严重影响甘薯产量和品质( 刘维志，2 0 0 0 ) ，
5、控制和减少甘薯茎线虫病的发生是甘薯产业化生产的关键。甘薯茎线虫病的防治主要以化学防治为主，对土壤造成严重污染( Y a r d i m & E d w a r d s 。1 9 9 9 ) 本论文在不同种植制度下对甘薯土壤线虫群落影响与机理进行了研究，探索以种植制度的改变来控制或减轻甘薯茎线虫病发生的途径。1 1 2 甘薯在种植业结构调整中的地位我国是世界甘箬主产国，种植面积在6 0 0 万l m 2 左右，约占世界总面积的7 0 。甘薯对人体具有防癌、抗癌等保健作用，是2 l 世纪人类最理想的食物，具有广阔的开发利用前景。作为农业产业结构调整的优势作物，甘薯正逐步向经济作物方向转变，加工利用
6、比例持续提高。由于生产上多年连作，导致甘薯茎线虫病越来越重，成为制约我国甘薯产业化发展的障碍( 陈发炜，1 9 9 6 ) 。1 1 3 甘薯线虫病的危害及主要防治措施甘薯茎线虫有称甘薯糠腐茎线虫病原为腐烂茎线虫D i t y l e n c h u sd e s t r u c t o r ，属于线虫纲，垫刃目，茎线虫属( 尹光德，1 9 8 3 ) ，是一种严重影响甘薯产量和品质的线虫病害。该病1 9 3 7年从日本传入我国，在山东、河北、天律、北京、安徽及福建、贵州等1 3 省( 市) 均有发生，发病面积约4 0 - 6 7 万h m 。近年该病在很多地区有蔓延趋势，危害程度日趋加重，一
7、般发病田块减产2 0 - 5 0 ，重病田块基本上绝产无收。该病还引起贮藏期烂窖，出粉率降低、食用品质下降( 刘维志，2 0 0 0 ) 。腐烂茎线虫D i t y l e n c h u sd e s t r u c t o r 除危害甘薯外，还可危害小麦、蚕豆、荞麦、马铃薯、山药、明萝h 、萝h 、薄荷、火蒜和当归等( 杨新美，2 0 0 0 ) 。主要防治措施是对病甘薯进行检疫，建立无病留种田或多年未种过甘薯的田，选育抗性很强的甘薯品种，在重病区或重病地采用轮作措施，杀线剂进行防治。生产上防治甘薯茎线虫病主要以药物防治为主( 陈发炜，1 9 9 6 ) 药剂防治容易产生残留，造成土壤污染
8、，影响土壤线虫的营养类群( 张万民，2 0 0 2 ) 大量杀线剂的使用能够抑制甘薯茎线虫的同时也抑制十壤中的有益线虫，对r 十壤线虫营养结构产生影响( Y a r d i m E d w a r d s ，1 9 9 8 ) 1 1 4 土壤线虫在土壤腐食食物网中的地位中国农业大学博士学位论文第一章前言线虫是土壤小型无脊椎动物，种类很多( B e r n a r d ，1 9 9 2 ；Y e a t e s B o n g e r s ) ，具E s s e r 统计全世界已报道发现植物寄生线虫2 0 7 个属共4 8 3 2 种。C o b b 认为线虫无处不在，自由生活的线虫是构成整个
9、动物界中分布最广泛，数量最丰富的类群之一( M o o r e & d eR u i t e r ，1 9 9 1 ) 。土壤线虫按食性分( Y e a t 髓c t a l ，1 9 9 3 a ) B o n g e r s ，1 9 9 8 ) 为( 1 ) 食细菌类线虫：食细菌类线虫是指以细菌为食的一类线虫( C h a n t a n a o J e n s e n l 9 6 9 ) ，取食有益的、腐生的细菌以及有害的植物病原细菌。( 2 ) 食真菌类线虫：食真菌类线虫是指以多种真菌为食的一类线虫( K d r y ，1 9 8 4 ：W a l k e r ，1 9 8 4 )
10、，取食包括在根际生长的真菌，腐生真菌、病原真菌和菌根真菌等( 3 )植物寄生类线虫：植物寄生类线虫属初级消费者，它们以植物落叶、根系或根系分泌物为食，如根结线虫，小麦粒线虫、甘薯茎线虫、大豆胞接线虫等。( 4 ) 捕食杂食类线虫：主要以原生动物、线虫、线虫卵等为食。土壤线虫的功能：土壤线虫在土壤食物网中占多个营养级，且种类丰富，在土壤腐食食物网中占据中心位置( M o o r e R u i t e r ，1 9 9 1 ) 食细菌线虫和食真菌线虫：可对细菌和真菌的活性起指示作用( B a a t he ta l ，1 9 8 1 ) 。食细菌线虫对土壤氮索矿化的贡献为8 食细菌和食真菌类线虫
11、均属食微生物线虫，是土壤腐食食物网初级分解过程最为丰富的消费者，可通过取食细菌、真菌等微小生物，影响微生物的生长和新陈代谢活动，改变微生物群落，从而调节有机物的分解速度与养分的周转速率。线虫通过调空土壤细菌、真菌等土壤生物种群，参与土壤中营养物质的循环和能量流动，能促进有机碳的矿化，是有机质和养分循环的重要调节者( W a s i l e w s k a ，1 9 7 9 ；I n g h a me ta l ，1 9 9 4 ) 。胡峰等( 1 9 9 9 ) 在种植的小麦中接种线虫后根际与非根际土壤线虫均比不接种线虫的有增加的趋势，土壤矿化氮、微生物量氮和磷含量也显著提高。任天志G r e
12、 g o ( 2 0 0 0 ) 、F r e c k m a n E t t e m a ( 1 9 9 3 ) 等认为在干扰平凡的农田生态系统中。食细菌线虫和食真菌线虫的优势皮会有所下降。食细菌线虫和食真菌线虫的优势度已成为农田培肥管理措施引起的土壤生态学变化的敏感指标( Y e a t e s B o n g r e s ，1 9 9 9 ；任天志G r e g o ，2 0 0 0 ) 。F r e c k m a n & E t t e m a ( 1 9 9 3 ) 等认为在干扰平凡的农田生态系统中，食细苗线虫和食真菌线虫的优势度会有所下降。植物寄生线虫：可直接或间接地影响根瘤、菌
13、根的形成和固氮等作用。与植物及其根形成寄生关系的线虫对农业造成损害，可以导致植物减产，干扰植物营养和水分吸收，降低果实和块茎质量。植物寄生线虫种群动态是农田系统管理过程中必须考虑的因素( B o h l e n & E d w a r d s 1 9 9 4 ) 。杂食捕食类线虫：对调控土壤中小动物的数量和植物寄生线虫的危害均有一定积极作用( Y - m ，2 0 0 0 ) 。捕食性线虫属次级消费者，通过取食微生物线虫来控制氮素矿化，对氮素矿化的贡献为1 9 ，是资源从低营养级向高营养级传递的桥梁( i K 截等，2 0 0 4 ) 。杂食捕食类线虫通过食物和空问的竞争米影响其它营养类群的线
14、虫。在受扰动的环境中杂食线虫的密度和多样性比较低( S o h l e n i u s & W a s i l e w s k a 。1 9 8 4 ；T h o m a s ，1 9 7 8 ) 杂食捕食类线虫在土壤耕作过程中具有积极的作用( Y e a t 1 9 8 7 ) 。1 1 5 土壤健康及线虫作为土壤健康的生物指标1 1 5 1 农田生态系统中的土壤健康问题2中国农业大学博士学位论文第一章前言N a s e d y ( 1 9 9 7 ) 指出由土壤处理造成的土壤扰动直接影响生态系统的功能。I X , r a n ( 1 9 9 4 )等认为一个土壤生态系统只有维持土壤质量和健
15、康才是可持续的。彭涛、高旺盛( 2 0 0 4 ) 作为典型人工生态系统，农田生态系统的“健康状态”( H e a l t hS i t u a t i o n ) 应有以下基本属性：( 1 ) 具有良好的生物种群结构是决定一个人工生态系统能否健康内在特性和要求。主要可以从植物、动物、微生物的种群数量、种群结构以及群落水平结构，主体结构等层次进行分析。( 2 ) 具有良好的农田环境质量( 3 ) 具有良好的系统生产力。( 4 ) 具有强持续力。在胁迫的压力下，健康的农田生态系统应具有抵御胁迫的策略，以保证结构完整、功能正常。主要体现在生态适应性、稳定性和抗逆能力。( 5 ) 科学管理。离开人类
16、的理性干预，健康农田生态系统是难以实现的。P a n k h u r s t ( 1 9 9 7 ) 指出，土壤健康的生物指标应满足下列标准：( 1 ) 反映土壤生态过程的结构和功能，同时使用于所有土壤类型和地貌特点；( 2 ) 对壤健康变化作出反应( 3 ) 有可行的度量测定方法，( 4 ) 能够进行合理的解释。用做土壤健康的生物指标因子主要有土壤酶、土壤微生物、原生动物、土壤满类、土壤线虫等( 梁文举等，2 0 0 2 ) 土壤生物对土壤环境起着天然的“过渡”和“净化”作用。同时，改变土壤环境会土壤生物多样性以及土壤生物行为功能。土壤动物中的主要有原生动物、线虫、弹尾虫、蚯蚓等，在土壤有机质分解、养分循环、改善土壤结构、影响植物生产力和演替中具有重要作用，并经常被作为指示生物进行研究。线虫群落的分析表明它们是土壤中型动物中最有效的指示群体，因为线虫的种类和取食类型能比其他土壤动物提供更多的信息( G u p t a & Y e a t e s ，1 9 9 7 ) 评价土壤健康通常
